Verbessern Sie die Wärmeübertragungseffizienz des Plattenwärmetauschers
1. Optimale Designrichtung des Plattenwärmetauschers
In den letzten Jahren ist die Plattenwärmetauschertechnologie mit hoher Wärmeübertragungseffizienz, geringer Größe, geringem Gewicht, niedrigem Verschmutzungskoeffizienten, einfacher Demontage, einer Vielzahl von Platten und einem breiten Anwendungsspektrum immer ausgereifter geworden. Es ist in der Heizungsindustrie weit verbreitet. Plattenwärmetauscher werden je nach Montagemethode in abnehmbare Typen, geschweißte Typen, gelötete Typen, Plattenschalentypen usw. unterteilt. Da der abnehmbare Plattenwärmetauscher leicht zu demontieren und zu reinigen ist, ist er flexibel, um die Fläche des Wärmetauschers zu vergrößern oder zu verkleinern, und wird mehr in Heizungsprojekten verwendet. Der abnehmbare Plattenwärmetauscher wird durch die hitzebeständige Temperatur der Wärmetauscherdichtung begrenzt und ist für die Wasser-Wasser-Wärmeübertragung geeignet.
Die Verbesserung der Effizienz des Plattenwärmetauschers ist eine umfassende wirtschaftliche Nutzenfrage, die nach einem technischen und wirtschaftlichen Vergleich ermittelt werden sollte. Gleichzeitig sollten die Verbesserung der Wärmeübertragungseffizienz des Wärmetauschers und die Verringerung des Widerstands des Wärmetauschers berücksichtigt werden, und das Material der Wärmetauscherplatte und das Material der Wärmetauscherdichtung sowie die Installationsmethode sollten angemessen ausgewählt werden gewährleisten den sicheren Betrieb des Geräts und verlängern die Nutzungsdauer des Geräts.
2. Optimale Konstruktionsmethode des Plattenwärmetauschers
2.1 Verbessern Sie die Wärmeübertragungseffizienz
Der Plattenwärmetauscher ist ein Wand-zu-Wand-Wärmetauscher. Das heiße und kalte Fluid überträgt Wärme durch die Wärmetauscherplatten, und das Fluid kommt direkt mit den Wärmetauscherplatten in Kontakt. Die Wärmeübertragungsmethode ist Wärmeleitung und Konvektionswärmeübertragung. Der Schlüssel zur Verbesserung der Wärmeübertragungseffizienz des Plattenwärmetauschers besteht darin, den Wärmeübertragungskoeffizienten und die logarithmische mittlere Temperaturdifferenz zu erhöhen.
① Zur Verbesserung des Wärmedurchgangskoeffizienten des Wärmetauschers nur den Flächenwärmedurchgangskoeffizienten auf beiden Seiten der Platte gleichzeitig erhöhen, den Wärmewiderstand der Fouling-Schicht reduzieren, Wärmetauscherplatten mit hoher Wärmeleitfähigkeit wählen und reduzieren die Wärmetauscherplatte Die Dicke kann den Wärmeübergangskoeffizienten des Plattenwärmetauschers effektiv verbessern.
A. Verbessern Sie den Oberflächenwärmedurchgangskoeffizienten von Wärmetauscherplatten
Da die Wellung des Plattenwärmetauschers die Flüssigkeit bei einer kleinen Strömungsgeschwindigkeit (Reynolds-Zahl-150) Turbulenzen erzeugen kann, kann sie einen höheren Oberflächenwärmeübergangskoeffizienten, den Oberflächenwärmeübergangskoeffizienten und die Geometrie der Plattenwellung des Wärmetauschers erzielen Die Struktur hängt mit dem Strömungszustand des Mediums zusammen. Die Wellenformen der Wärmetauscherplatten umfassen Fischgrät, gerade, kugelförmig und so weiter. Nach jahrelanger Forschung und Experimenten wurde festgestellt, dass die gewellte Querschnittsform dreieckig ist (der Wärmeübergangskoeffizient der sinusförmigen Oberfläche ist am größten, der Druckabfall ist gering, die Spannungsverteilung ist unter Druck gleichmäßig, aber die Verarbeitung ist schwierig?) Die Fischgrätplatte hat eine höhere Oberflächentransmission. Wärmekoeffizient,
B. Reduzieren Sie den Wärmewiderstand der Schmutzschicht
Der Schlüssel zur Verringerung des thermischen Widerstands der Fouling-Schicht des Wärmetauschers besteht darin, ein Fouling der Wärmetauscherplatten zu verhindern. Bei einer Dicke der Verschmutzung der Wärmetauscherplatte von 1 mm verringert sich der Wärmeübergangskoeffizient um etwa 10 %. Daher muss darauf geachtet werden, dass die Wasserqualität auf beiden Seiten des Wärmetauschers überwacht wird, um ein Verschmutzen der Wärmetauscherplatten und ein Anhaften von Schmutz im Wasser an den Platten zu verhindern. Um Wasserdiebstahl und Korrosion von Stahlteilen zu verhindern, fügen einige Heizgeräte dem Heizmedium Chemikalien hinzu. Daher muss auf die Wasserqualität und Klebstoffe geachtet werden, die dazu führen, dass Schmutz die Wärmetauscherplatten verunreinigt. Bei zähflüssigen Ablagerungen im Wasser sollten spezielle Filter zur Aufbereitung verwendet werden. Bei der Auswahl von Medikamenten,
C. Verwenden Sie Wärmetauscherplatten mit hoher Wärmeleitfähigkeit
Das Plattenmaterial des Wärmetauschers kann aus austenitischem Edelstahl, Titanlegierung, Kupferlegierung usw. ausgewählt werden. Edelstahl hat eine gute Wärmeleitfähigkeit mit einer Wärmeleitfähigkeit von ca. 14,4 W/(m•K), hohe Festigkeit, gute Stanzung Leistung und ist nicht leicht zu oxidieren. Der Preis ist niedriger als der von Titanlegierung und Kupferlegierung. Es wird am häufigsten in der Heizungstechnik verwendet, jedoch ist seine Beständigkeit gegen Chloridionenkorrosion gering.
D. Reduzieren Sie die Dicke der Wärmetauscherplatte
Die konstruktive Dicke der Wärmetauscherplatte hat nichts mit der Korrosionsbeständigkeit zu tun, sondern hängt mit der Drucktragfähigkeit des Wärmetauschers zusammen. Die Wärmetauscherplatte ist verdickt, was die Drucktragfähigkeit des Plattenwärmetauschers verbessern kann. Wenn die Fischgrätplattenkombination verwendet wird, werden die benachbarten Wärmetauscherplatten auf den Kopf gestellt und die Wellungen stehen miteinander in Kontakt, wodurch ein Drehpunkt mit hoher Dichte und gleichmäßiger Verteilung gebildet wird. Das Gerät hat eine gute Druckbelastbarkeit. Die maximale Druckbelastbarkeit des abnehmbaren Plattenwärmetauschers hat 2,5 MPa erreicht. Die Dicke der Wärmetauscherplatte hat einen großen Einfluss auf den Wärmeübergangskoeffizienten, die Dicke wird um 0,1 mm reduziert, der Gesamtwärmedurchgangskoeffizient des symmetrischen Plattenwärmetauschers wird um ca. 600 W/(m·K) erhöht, und der asymmetrische Typ wird um ca. 500 W/(m·K) erhöht. Unter der Prämisse, die Drucktragfähigkeit des Wärmetauschers zu erfüllen, sollte die Dicke der Wärmetauscherplatte möglichst gering sein.
② Erhöhen Sie die logarithmische mittlere Temperaturdifferenz
Die Strömungsmuster von Plattenwärmetauschern sind Gegenstrom, Gleichstrom und Mischstrom (sowohl Gegenstrom als auch Gleichstrom). Unter den gleichen Arbeitsbedingungen ist die logarithmische mittlere Temperaturdifferenz im Gegenstrom am größten und im Abstrom am kleinsten, und das Mischströmungsmuster liegt irgendwo dazwischen. Die Methode, um die logarithmische mittlere Temperaturdifferenz des Wärmetauschers zu erhöhen, besteht darin, so weit wie möglich Gegenstrom oder nahe am Gegenstrom zu verwenden, die Temperatur der Flüssigkeit auf der heißen Seite so weit wie möglich zu erhöhen und die Temperatur der Flüssigkeit zu reduzieren auf der kalten Seite.
③ Positionsbestimmung von Ein- und Auslaufrohren
Bei Plattenwärmetauschern, die in einem einzigen Prozess angeordnet sind, sollten aus Gründen der Wartungsfreundlichkeit die Fluideinlass- und -auslassrohre so weit wie möglich auf der Seite der festen Endplatte des Wärmetauschers angeordnet sein. Je größer die Temperaturdifferenz des Mediums ist, desto stärker ist die natürliche Konvektion des Fluids und desto deutlicher der Einfluss der Stagnationszone. Daher sollten die Einlass- und Auslasspositionen des Mediums in Übereinstimmung mit dem heißen Fluid nach oben und unten und dem kalten Fluid nach oben und unten angeordnet werden, um den Einfluss der stagnierenden Zone zu reduzieren. , Verbessern Sie die Wärmeübertragungseffizienz.
2.2 Methoden zur Reduzierung des Widerstands von Plattenwärmetauschern
Eine Erhöhung der mittleren Strömungsgeschwindigkeit des Mediums im Strömungskanal zwischen den Platten des Wärmetauschers kann den Wärmeübergangskoeffizienten erhöhen und die Fläche des Wärmetauschers verringern. Eine Erhöhung der Durchflussmenge erhöht jedoch den Widerstand des Wärmetauschers und erhöht den Energieverbrauch der Umwälzpumpe und die Ausrüstungskosten. Die Leistungsaufnahme der Umwälzpumpe ist proportional zur dritten Potenz des Mediendurchflusses. Es ist nicht wirtschaftlich, den Durchfluss zu erhöhen, um einen etwas höheren Wärmeübergangskoeffizienten zu erhalten. Bei relativ großen Durchflüssen von kalten und heißen Medien können die folgenden Methoden verwendet werden, um den Widerstand des Plattenwärmetauschers zu reduzieren und einen höheren Wärmeübergangskoeffizienten zu gewährleisten.
① Thermische Mischplatte annehmen
Der geometrische Aufbau der Wellen auf beiden Seiten der Wärmemischplatte ist gleich. Die Wärmetauscherplatten werden entsprechend dem Winkel der Fischgrät-Welle in harte Platten (H) und weiche Platten (L) unterteilt. Der Winkel (normalerweise 120. Ungefähr) ist größer als 90. Es ist ein starres Brett und der eingeschlossene Winkel (normalerweise 70. ungefähr) ist kleiner als 90. Für weiches Brett. Der Oberflächenwärmeübergangskoeffizient der harten Platte der thermischen Mischplatte ist hoch und der Flüssigkeitswiderstand ist groß, während die weiche Platte das Gegenteil ist. Die Kombination aus Hart- und Weichplatte kann hohe (HH), mittlere (HL) und niedrige (LL) Kufen bilden, um den Anforderungen unterschiedlicher Arbeitsbedingungen gerecht zu werden.
Wenn der Durchfluss von Kälte- und Wärmemedium relativ groß ist, kann die Verwendung einer Wärmemischplatte die Plattenfläche reduzieren als ein symmetrischer Einprozess-Wärmetauscher. Die Durchmesser der Löcher auf der heißen und kalten Seite der heißen Mischplatte sind in der Regel gleich. Wenn das Durchflussverhältnis von kaltem und heißem Medium zu groß ist, ist der Druckverlust der Löcher auf der Seite des kalten Mediums groß. Darüber hinaus ist es schwierig, eine genaue Abstimmung mit der Designtechnologie der thermischen Mischplatten zu erreichen, was oft zu einer begrenzten Einsparung von Plattenfläche führt. Daher ist es nicht geeignet, eine heiße Mischplatte zu verwenden, wenn das Durchflussverhältnis von kaltem und heißem Medium zu groß ist.
② Nehmen Sie einen asymmetrischen Plattenwärmetauscher an
Der symmetrische Plattenwärmetauscher besteht aus Platten mit gleicher Wellengeometrie auf beiden Seiten der Wärmetauscherplatten, die einen Plattenwärmetauscher mit gleichen Querschnittsflächen von Kalt- und Heißkanal bilden. Asymmetrische (ungleiche Querschnittsfläche) Plattenwärmetauscher ändern die Wellengeometrie der beiden Seiten der Platte entsprechend den Wärmeübertragungseigenschaften und Druckverlustanforderungen der kalten und heißen Flüssigkeiten, um einen Plattenwärmetauscher mit ungleichen Querschnittsflächen zu bilden des Kalt- und Heißkanals , Der Eintrittsdurchmesser auf der Seite des Breitkanals ist größer. Der Wärmeübergangskoeffizient des asymmetrischen Plattenwärmetauschers nimmt geringfügig ab und der Druckabfall wird stark reduziert. Wenn der Durchfluss von Kälte- und Heizmedium relativ groß ist,
③ Nehmen Sie eine Multi-Prozess-Kombination an
Wenn der Durchsatz des Kälte- und Wärmemediums groß ist, kann eine Kombination mehrerer Verfahren verwendet werden, und es werden mehr Verfahren auf der Seite des kleinen Durchsatzes verwendet, um den Durchsatz zu erhöhen und einen höheren Wärmeübertragungskoeffizienten zu erhalten. Die große Strömungsseite nimmt weniger Prozesse an, um den Widerstand des Plattenwärmetauschers zu reduzieren. Bei der Kombination mehrerer Prozesse treten gemischte Strömungsmuster auf, und die durchschnittliche Wärmeübertragungstemperaturdifferenz ist etwas geringer. Sowohl die feste Endplatte als auch die bewegliche Endplatte des Plattenwärmetauschers übernehmen die Multiprozess-Kombination, was bei der Wartung viel Arbeit erfordert.
④ Bypassrohr des Wärmetauschers einstellen
Bei relativ großem Durchfluss von Kälte- und Wärmemedium kann zwischen Einlass und Auslass des Wärmetauschers auf der Seite des großen Durchflusses ein Bypassrohr installiert werden, um den Durchfluss in den Wärmetauscher zu reduzieren und den Widerstand zu verringern. Um die Einstellung zu erleichtern, sollte an der Bypassleitung ein Regulierventil installiert werden. Dieses Verfahren sollte eine Gegenstromanordnung verwenden, um die Temperatur des aus dem Plattenwärmetauscher austretenden kalten Mediums höher zu machen und sicherzustellen, dass die Temperatur des kalten Mediums nach dem Zusammenführen des Wärmetauschers die Konstruktionsanforderungen erfüllen kann. Das Bypassrohr des Wärmetauschers kann dafür sorgen, dass der Wärmetauscher einen höheren Wärmeübergangskoeffizienten hat und den Widerstand des Wärmetauschers verringern, jedoch ist die Einstellung etwas komplizierter.
⑤ Auswahl der Plattenwärmetauscherform
Die mittlere Strömungsgeschwindigkeit des Mediums im Strömungskanal zwischen den Wärmetauscherplatten beträgt vorzugsweise 0,3 bis 0,6 m/s, und der Widerstand beträgt vorzugsweise nicht mehr als 100 kPa. Entsprechend den unterschiedlichen Durchflussverhältnissen von Kälte- und Wärmemedien werden unterschiedliche Formen von Plattenwärmetauschern gewählt.
2.3 Dichtungsmaterial und Installationsmethode des Wärmetauschers
① Materialauswahl
Beim Wasser-Wasser-Plattenwärmetauscher sind die kalten und heißen Medien gegenüber der Wärmetauscherdichtung nicht korrosiv. Der Schlüssel zur Auswahl des Materials der Wärmetauscherdichtung ist die Temperaturbeständigkeit und die Dichtleistung. Das Material der Wärmetauscherdichtung kann entsprechend der Literatur ausgewählt werden.
② Wahl der Installationsmethode
Die am häufigsten verwendeten Installationsmethoden von Wärmetauscherdichtungen sind der Klebetyp und der Snap-In-Typ. Die Klebeart ist, wenn der Plattenwärmetauscher montiert ist, wird die Wärmetauscherdichtung in die Dichtungsnut der Wärmetauscherplatte geklebt. Der Einrasttyp dient dazu, die Wärmetauscherdichtung und die Schnappstruktur am Rand der Platte zu verwenden, um die Wärmetauscherdichtung in der Dichtungsnut der Wärmetauscherplatte zu fixieren, wenn der Plattenwärmetauscher zusammengebaut wird. Aufgrund des geringen Arbeitsaufwands der Snap-In-Installation ist die Schadensrate der Wärmetauscherdichtung beim Zerlegen des Plattenwärmetauschers gering und es können keine Chloridionen im Klebstoff enthalten sein, die Korrosion an den Wärmetauscherplatten verursachen könnten. es wird also mehr verwendet.
2.4 Angemessene Auswahl des Wärmetauscherplattenmaterials
Das Phänomen des Korrosionsversagens von Edelstahlplatten kann Bohrkronenkorrosion, Spaltkorrosion, Spannungskorrosion, interkristalline Korrosion, gleichförmige Korrosion usw. verursachen, und das Auftreten von Spannungskorrosion ist relativ hoch.
